個性化醫療方案


近年來,針對各組織器官的個性化研究已經在世界范圍內的各科研機構蓬勃開展,尤其最近發表在Advanced Science上,關于3D打印第一顆完整心臟的報道。該研究使用患者自身的細胞和生物材料打印了具有血管化的心臟,且具有初步的收縮功能。于此不久,來自華盛頓大學的Kelly R. Steven教授及萊斯大學Jordan S. Miller教授在Science上發表了一種利用3D打印技術從而構建可以”呼吸“的肺。個性化醫療方案在時代的進步中逐漸被研究者實現。現以目前最為成熟的骨組織修復為案列進行分析:
圖示中顯示了自然情況下骨愈合的過程,而以生物3D打印輔助的生物支架材料可以幫助骨組織在符合生理環境下快速愈合。

骨支架

清華大學熊卓和第四軍醫大學利用PLLA/TCP復合材料,PLLATCP的質量比為7:3,制造支架的開放孔隙的孔隙率為80%,大孔孔徑約為500 μm,微孔孔徑約為5 μm。支架的外形為直徑5mm、長15mm的圓柱形;生長因子為rhBMP-2。結果顯示術后4周,骨缺損區有不均勻的低密度骨痂顯影;術后8周,骨痂顯影密度增高,骨痂外層形成皮質骨輪廓,與缺損斷端連接;術后12周,骨痂密度進一步增高,中心區出現與植入支架輪廓一致的高密度區,周圍皮質骨輪廓清晰,與斷端連接良好;術后24周,骨痂塑型完好,骨痂皮質骨與缺損兩斷端的皮質骨完全融合成一體,骨痂中心區密度降低。


含鎂支

賴博士等利用低溫沉積3D打印出PLGA/TCP/Mg體系的支架,宏觀空隙有450μm,微觀空隙在2.5-90μm之間,Mg的加入可以極大提高支架的力學性能,15%wtMg其力學強度可以達104Mpa,而且保證良好的生物學性能可以促進并誘導細胞增殖分化成骨組織。


Hongbin Fan等利用低溫沉積3D打印出PLGA支架,形成PLGA-gelatin/chondroitin/hyaluronate PLGA-GCH)混合體系支架,然后種植MSCs來進行軟骨重建研究(具體參數請參考原文)。PLGA-GCH可以模擬ECM作為軟骨組織工程支架,MSCs種植后可以保留其軟骨形成能力,從而保證了良好的軟骨重建能力和減少退化性能。




雖然現階段在骨支架的研究已經取得了不小的進展,涉及的領域也更多,但是支架仍然面對力學性能不足,表面親水性仍需提升的問題,還需改善支架結構對細胞增殖分化的誘導性和引導性(支架結構需要更加復雜、仿生)。

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